Fabrication 3D Multimatériaux : Une Révolution Efficace et Précise
La fabrication d’objets personnalisés avec des couleurs et textures variées grâce à l’impression 3D multimatériaux est une avancée majeure pour les fabricants. Cependant, le processus traditionnel peut être long et générer du gaspillage, car les imprimantes 3D doivent souvent alterner entre plusieurs buses, entraînant le rejet de matériaux avant de passer à un autre.
Des chercheurs du MIT et de l’Université de technologie de Delft ont mis au point une méthode plus efficace, économique et précise. Cette technique utilise des matériaux thermosensibles pour imprimer des objets en une seule étape, intégrant plusieurs couleurs, nuances et textures.
Baptisée "repassage à vitesse modulée", cette méthode emploie une imprimante 3D à double buse. La première buse dépose un filament sensible à la chaleur, tandis que la seconde buse passe sur le matériau imprimé pour activer certaines réponses, comme des changements d’opacité ou de texture, grâce à la chaleur.
En ajustant la vitesse de la deuxième buse, les chercheurs peuvent chauffer le matériau à des températures spécifiques, permettant ainsi de contrôler avec précision la couleur, la teinte et la rugosité des filaments. Cette approche ne nécessite aucune modification matérielle de l’imprimante.
Les chercheurs ont développé un modèle prédictif pour déterminer la quantité de chaleur transférée au matériau en fonction de la vitesse de la buse. Ce modèle sert de base à une interface utilisateur qui génère automatiquement des instructions d’impression conformes aux spécifications de couleur, de teinte et de texture.
Le repassage à vitesse modulée pourrait être utilisé pour créer des effets artistiques variés ou des poignées texturées facilitant la prise en main pour les personnes ayant une faiblesse dans les mains. Mustafa Doğa Doğan, co-auteur de l’étude, explique que l’objectif est de permettre à une imprimante 3D d’utiliser un ensemble limité de matériaux pour créer une gamme diversifiée de caractéristiques.
Ce projet est le fruit d’une collaboration entre les équipes de recherche de Zjenja Doubrovski de la TU Delft et Stefanie Mueller du MIT. Doğan a travaillé étroitement avec Mehmet Ozdemir de la TU Delft, Marwa AlAlawi du MIT, et José Martinez Castro de la TU Delft. Les résultats seront présentés au symposium ACM sur les logiciels et technologies d’interface utilisateur.
Contrôle Temporel de la Température
L’équipe a lancé ce projet pour explorer des méthodes d’impression 3D multipropriété avec un seul matériau. Les filaments thermosensibles étaient prometteurs, mais les méthodes existantes nécessitaient une seule buse pour l’impression et le chauffage, ce qui prenait du temps et risquait de dégrader le filament.
Pour contourner ces problèmes, l’équipe a développé une technique de repassage où le matériau est imprimé avec une buse, puis activé par une seconde buse qui ne fait que le réchauffer. En modulant la vitesse de cette buse, ils peuvent atteindre différentes températures sans ajuster la température de la buse elle-même.
Le modèle théorique développé par l’équipe prédit la vitesse nécessaire pour chauffer le matériau à une température spécifique, permettant d’obtenir des couleurs, nuances ou textures précises.
Fabrication Plus Rapide et Plus Fine
Les chercheurs ont testé leur méthode avec trois filaments thermosensibles : un polymère moussant, un filament rempli de fibres de bois, et un autre de fibres de liège. Ils ont démontré la capacité de leur technique à produire des objets comme des bouteilles d’eau partiellement translucides et des poignées de vélo avec des textures variées.
Comparée à l’impression 3D multimatériaux traditionnelle, cette approche est plus rapide, consomme moins d’énergie et de matériaux, et permet de créer des dégradés de nuances et de textures plus fins.
À l’avenir, les chercheurs souhaitent explorer d’autres matériaux thermiquement sensibles et étudier l’utilisation du repassage à vitesse modulée pour modifier les propriétés mécaniques et acoustiques de certains matériaux.
